БРЯНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра: «Информатики»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Электроника, микропроцессорная техника и техника связи»
на тему: «Разработка измерительного аналогового преобразователя»
Брянск 2009
Введение
В курсовой работе необходимо:
1) Разработать принципиальную схему усилителя-формирователя и блока питания. Определить параметры их элементов.
2) Определить характеристики спроектированного устройства.
a) Определить вид статической характеристики усилителя формирователя, т.е. зависимость выходного сигнала от входного.
b) Определить нестабильность по напряжению первичного источника питания и нестабильность по температуре (зависимость выходного сигнала от напряжения питания).
c) Оценить разрешающую способность спроектированного устройства (т.е. минимальное изменение входного сигнала, которое воспринимает спроектированное устройство).
Работа должна содержать 25-30 стр. пояснительной записки и чертёж готового устройства на ватмане формата А1.
Чертеж принципиальной схемы должен быть выполнен с соблюдением ГОСТов. Пояснительная записка должна содержать расчёты всех элементов схемы и обоснование выбора тех или иных элементов.
1. Задания для курсовой работы.
В данной курсовой работе студенты должны разработать и проанализировать работу электронного устройства, предназначенного для усиления сигнала датчика и формирования заданного выходного сигнала.
Усилитель предназначен для предварительного усиления сигнала. Он должен учитывать параметры подключаемого датчика (выходное напряжение, внутреннее сопротивление и т. п.).
Фильтр может быть активным (например на ОУ) или пассивным. Он необходим для подавления помех (обусловленных наводками, пульсациями питающего датчик напряжения и т. п.). Если помехи обусловлены только помехами по цепям питания, то необходимо предусмотреть в них фильтр (блок 3 тогда не нужен).
Формирователь предназначен для формирования заданного выходного сигнала. В случае непрерывного выходного сигнала он может быть выполнен на ОУ, а в случае дискретного выходного сигнала возможно использование транзисторных ключей, компараторов, в некоторых вариантах электромагнитных реле.
Блок питания должен содержать выпрямитель (при питании от сети переменного напряжения) и фильтр (C, RC, LC). При недостаточной стабильности блока питания необходимо применение стабилизатора.
Считать, что напряжение первичного источника питания может изменяться в пределах ±20%.
Индивидуальное задание:
1. Датчик: фоторезистор СФ3-1А (Е=0…1200 лк).
2. Помехи: наводка по линии связи датчика 4000 Гц.
3. Выходной сигнал: Iвых.= ±5 мА.
4. Питание: Uпит=±20 В. Первичный источник питания две аккумуляторные батареи = 24В.
2. Расчёт датчика
Фоторезисторы – полупроводниковые резисторы, изменяющие свое сопротивление под воздействием светового потока. В зависимости от спектральной чувствительности фоторезисторы делят на две группы: для видимой части спектра и для инфракрасной части спектра. Для изготовления фоторезисторов используют соединения кадмия и свинца. Чувствительные элементы изготовляют из монокристаллов или поликристаллов этих соединений.
Фоторезисторы обладают высокой стабильностью параметров. Изменение фототока является достаточно точной характеристикой его состояния. При длительной эксплуатации наблюдается стабилизация фототока, при этом его величина может изменяться на 20-30 %. Фоторезисторы чувствительны к быстрой смене крайних температур, поэтому не следует допускать более трех таких циклов.
Данные для фоторезистора СФ3-1А (Лавриенко, с.46, т.12):
Uф=15 В. TKIф= -0,4…-1,5 %/˚С
Iт=0,5 мкА.
Iс=750 мкА.
Rт=30 МОм. Uш =10 мкВ/В.
Rт/ Rс =1500
Pрас.=10 мВт.
Определим величину фототока:
Iф = Iс – Iт =750 – 0,5=749,5 мкА.
Мост постоянного тока
При включении резистивных датчиков (фоторезисторов) часто используется мостовая схема (рисунок 1). В этой схеме помимо датчика (фоторезистора) использовано 3 дополнительных резистора, сопротивление которых неизменно.
Выходным сигналом моста является разность напряжений с диагоналей моста
∆U = Uб – Uа.
Если мост сбалансирован, т.е.
то Uб = Uа и тогда ∆U =0 причём независимо от напряжения питания моста. Если осветить фоторезистор, то его сопротивление уменьшится, потенциал точки а тоже уменьшится и будет ∆U > 0, причём опять вне зависимости от напряжения питания моста знак этого неравенства будет неизменен (хотя величина ∆U и будет меняться). И наоборот – при затемнении фоторезистора потенциал точки а увеличится и будет ∆U 1,5 Вт).
Указанным критериям удовлетворяет транзистор КТ863А (n-p-n) со следующими параметрами:
Uкэ.нас ≤ 0,6 В;
Iкбо ≤ 1 мА;
h21э ≥ 100;
Uкб.max = 30 В;
Uбэ.max = 5 В;
Iк.max = 10 А;
Pк.max = 50 Вт;
и транзистор КТ837Ф (p-n-p) со следующими параметрами
Uкэ.нас≤ 1,75 В;
Iкбо ≤ 0,15 мА;
h21э= 50…150;
Uкб.max = 45 В;
Uбэ.max = 5 В;
Iк.max = 7,5 А;
Pк.max = 30 Вт;
Транзистор КТ837Ф имеет несколько меньший коэффициент передачи тока, но это в данном случае не очень существенно (в номинальном режиме работы через стабилитрон будет протекать не 2 мА, а немного меньше, что почти не отразится на работе устройства).
Оба транзистора выделяют большое количество тепла и их надо установить на радиаторы.
Резисторы R1 и R2 должны иметь сопротивление:
принимаем R1 = 1,6 кОм (из ряда Е24).
Мощность, рассеиваемая R1:
По справочнику выбираем резисторы типа МЛТ с номинальной мощностью рассеяния 0,125 Вт (0,034 Вт
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
